Коллоквиум 2. Квантовая, атомная физика и т. д..

Вопросы коллоквиума
ТПУ, кафедра ОФ
Вопросы коллоквиума 2 по дисциплине «ФИЗИКА-3».
Квантовая оптика. Элементы квантовой механики. Атомная и ядерная физика.
для групп 8Л21, 8Л22, 4А21, 4Е21, 4Е22 1В21, 158Л21.
(весенний семестр 2013/14 уч. год)
Лектор доц. кафедры общей физики Толмачева Н.Д.
1. Световые кванты. Энергия, импульс и масса фотонов. Фотоэффект и его законы.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и экспериментальные методы его проверки.
Опыты Столетова. Фотоэлементы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и
экспериментальные методы его проверки.
2. Опыты Лебедева. Давление света.
3. Эффект Комптона.
4. Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно черное тело. Законы
теплового излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина).
5. Спектральная плотность излучательности абсолютно черного тела в рамках
классической физики. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа.
Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза Планка.
6. Формула Планка. Вывод законов теплового излучения абсолютно черного тела из
формулы Планка.
7. Оптическая пирометрия. Радиационная, яркостная, цветовая температуры.
8. Корпускулярно-волновой дуализм материи и его опытное обоснование. Гипотеза де
Бройля. Дифракция электронов и нейтронов.
9. Соотношение неопределенностей Гейзенберга, . Оценка энергии основного
состояния атома водорода и энергии нулевых колебаний осциллятора.
10. Задание состояния микрочастиц. Волновая функция и ее статистический смысл.
Амплитуда вероятностей. Различие между квантово-механической и статистической
вероятностями.
11. Уравнение Шредингера в общем виде (временное) и для стационарных состояний.
12. Частица в одномерной потенциальной яме. Туннельный эффект.
13. Элементы физики твёрдого тела. Приближение сильной и слабой связи. Модель
свободных электронов. Элементы зонной теории кристаллов. Функция Блоха.
Поверхность Ферми. Уровень Ферми. Число и плотность числа электронных
состояний в зоне. Заполнение зон. Деление твердых тел на диэлектрики, металлы,
полупроводники.
14. Строение кристаллов. Типы межатомной связи в твердых телах. Дефекты в
кристаллах (точечные, линейные – дислокации). Пластичность и прочность твердых
тел. Колебания кристаллической решетки. Эффект Мёссбауэра и его применение.
Физические основы методов контроля качества материалов.
15. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Атом
водорода по теории Бора. Линейчатый спектр атома водорода. Серии Пашена,
Бальмера и Брэкета.
16. *Модель атома водорода по Бору. Радиусы стационарных орбит.*Энергетические
уровни атома водорода. Дискретность энергетических состояний.
17. Магнитный момент атома. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Атом
водорода в квантовой механике. Квантовые числа.
18. Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Электронные оболочки атомов.
Заполнение электронных оболочек. Периодическая система элементов Д.И.
Менделеева.
19. Рентгеновское излучение. Тормозное рентгеновское излучение Характеристические
стр. 1
Вопросы коллоквиума
ТПУ, кафедра ОФ
рентгеновские спектры. Закон Мозли.
20. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры. Элементы нелинейной оптики.
21. Ядерные силы. Модели ядра. Дефект массы. Энергия связи ядра.
22. Радиоактивность. Радиоактивное превращение ядер. Радиоактивное излучение и его
виды. Закон радиоактивного распада. Правила смещения. Метода наблюдения и
регистрации радиоактивных частиц.
23. Ядерные реакции и их основные типы Искусственная радиоактивность*. Цепная
реакция деления. Ядерный реактор. Коэффициент размножения нейтронов.
24. Термоядерный синтез. Энергия звезд*. Проблема управляемых термоядерных
реакций. Экологические вопросы современной энергетики*.
25. Иерархия структур материи. Частицы и античастицы. Модели элементарных частиц.
Фотоны, лептоны, адроны (мезоны, барионы, гипероны). Фундаментальные
взаимодействия. Систематика элементарных частиц. Современные методы ускорения
частиц. Космические лучи.
26. Вещество и поле. Иерархия структур материи: кварки, ядра атомов, атомы,
молекулы, макроскопические состояния вещества (газы, жидкости, твердые тела,
плазма). Планеты. Звезды. Галактики. Горячая модель и эволюция Вселенной.
Незавершенность физики и будущее естествознания.
Примечание: символом* отмечены вопросы, выделенные для самостоятельного изучения.
__________________________/Н.Д. Толмачева/
стр. 2